KR101295812B1 - 듀얼 블레이드형 해양 발전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해양 발전장치에 관한 것으로, 해저지반에 고정된 지지대, 수중과 지상에 위치되도록 상기 지지대에 고정되는 해류발전기 및 풍력발전기를 구비한 해양 발전장치에 있어서; 상기 해류발전기를 상기 지지대에 회전가능하게 고정시키는 베어링블럭과; 상기 해류발전기를 길이방향으로 관통하여 양단이 노출된 회전축에 각각 고정된 듀얼 타입 블레이드와; 상기 풍력발전기를 상기 지지대에 회전가능하게 고정시키는 베어링블럭과; 상기 풍력발전기를 길이방향으로 관통하여 양단이 노출된 회전축에 각각 고정된 듀얼 타입 블레이드를 포함하여 구성된다.

이에 따라, 본 발명은 바람과 해류라는 두 종류의 에너지원을 이용하여 풍력발전과 해류발전을 동시에 수행함으로써 연속적인 전기생산이 가능하며, 또한 블레이드를 듀얼 타입으로 설치함으로써 전기발생의 안정성을 확보하고, 발전량의 증대도 가능하며, 두개의 발전기를 한꺼번에 관리할 수 있어 설치비의 절감, 유지보수의 경제성 등도 확보하는 효과를 제공한다.

해양 발전, 해류발전기, 풍력발전기, 듀얼 타입, 블레이드

Description

듀얼 블레이드형 해양 발전장치{DUAL BLADE TYPE OCEAN GENERATOR}

도 1은 본 발명에 따른 듀얼 블레이드 해양 발전장치의 개략적인 설치상태도.

♧ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♧

10....해저지반 20....지지대

30....해류발전기 32,42....베어링블럭

40....풍력발전기 50a,50b....블레이드

본 발명은 해양 발전장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바다의 해류를 이용한 발전과 바다 위의 풍력을 이용한 발전을 동시에 수행할 수 있도록 하여 발전용량을 극대화시킨 듀얼 블레이드형 해양 발전장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전기를 생산하기 위한 대표적인 발전 형태로는 화석연료를 에너지원으로 하는 화력발전 및 핵분열을 이용하는 원자력발전을 들 수 있다.

그러나, 화력발전은 화석연료의 연소에 의해 발생하는 에너지를 이용함에 따른 공해유발의 문제와 함께 막대한 건설비가 요구되는 문제가 있고, 원자력발전은 많은 양의 전기를 생산하는데 유리하기는 하지만 방사선 누출을 차단하기 위한 막대한 시설비가 요구됨은 물론 방사선 누출의 위험성 때문에 지역주민들의 강한 반발이 예상되며, 나아가 폐기물처리도 쉽지 않고, 사소한 사고라할지라도 심각한 환경파괴를 초래할 수 있는 위험이 항상 존재하는 등 다양한 문제점이 있다.

이에, 화력이나 원자력에서 벗어나 공해문제로부터 자유롭고 고갈될 염려없는 영구적인 에너지원으로서 풍력, 조력, 수력, 태양열 등과 같은 자연에너지를 에너지원으로 활용하려는 연구들이 활발하게 개시되고 있다.

하지만, 전통적인 발전 형태인 수력발전은 공해를 유발하지는 않지만, 물막이를 위한 막대한 건설비용이 요구되고, 댐 건설후 광범위한 지역의 수몰에 따른 생태계의 변화와 더불어 심한 경우에는 해당지역의 기후까지도 변화시키는 2차적인 환경문제가 발생할 수 있는 등의 문제점을 갖고 있고, 풍력발전 및 태양열발전은 기상상태의 영향에 지배되므로, 바람이 없는 경우 또는 태양복사에너지가 차단되는 경우에는 발전이 불가능한 문제점이 있다.

이와 같은 단점들 때문에 최근에는 날씨의 변화와 상관없이 지속적인 발전이 가능한 것과 동시에 오염이 없는 청정 에너지원을 이용한다는 측면에서 해양발전이 대안으로 부각되고 있다.

그러나, 해양발전은 해류를 이용해야 하기 때문에 발전용량에 대한 한계성이 따를 수 밖에 없는 문제를 안고 있으며, 이를 해결하기 위한 일환으로 국내 특허공개 제2004-107165호 "프로펠라형 해양 복합발전장치"가 개시된 바 있다.

상기 개시된 바는 해류와 풍력 모두를 이용하여 발전용량을 높일 수 있도록 한 것이다. 하지만, 해류와 풍력을 동시에 이용하여 지속적인 발전이 가능하게 한 점에 있어서는 상당한 발전을 이룩하였으나 이역시 하나의 블레이드를 통한 풍력과 해류를 이용하여 발전하는 구조이므로 발전용량이 급상승되지는 못하였고, 또한 발전양을 안정적으로 지속시킬 수 없다는 단점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출한 것으로, 환경파괴, 경제성, 자연제약 등에 의한 비효율적인 기존 발전 방식대신 상대적으로 효율적이고 경제적이며 친환경적인 해류와 풍력을 동시에 이용하되 발전을 유도하는 블레이드를 듀얼로 구성하여 보다 안정적이면서 발전용량도 극대화시킬 수 있도록 한 듀얼 블레이드형 해양 발전장치를 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 해저지반에 고정된 지지대, 수중과 지상에 위치되도록 상기 지지대에 고정되는 해류발전기 및 풍력발전기를 구비한 해양 발전장치에 있어서; 상기 해류발전기를 상기 지지대에 회전가능하게 고정시키는 베어링블럭과; 상기 해류발전기를 길이방향으로 관통하여 양단이 노출된 회전축에 각각 고정된 듀얼 타입 블레이드와; 상기 풍력발전기를 상기 지지대에 회전가능하게 고정시키는 베어링블럭과; 상기 풍력발전기를 길이방향으로 관통하여 양단이 노출된 회전축에 각각 고정된 듀얼 타입 블레이드를 포함하여 구성되는 듀얼 블레이드형 해양 발전장치를 제공한다.

이때, 상기 지지대는 상부로 갈수록 직경이 감소되는 원뿔형상의 원형강관으로 형성되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 블레이드들은 2~4개의 날개로 구성되는 것이 바람직한 바, 이때 상기 블레이드들중 해류발전기용 블레이드는 2개의 날개로 형성되고, 풍력발전기용 블레이드는 3개의 날개로 형성되는 것이 특히 바람직하다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 듀얼 블레이드 해양 발전장치의 개략적인 설치상태도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 해양 발전장치는 크게 해저지반(10)에 고정되는 지지대(20)와, 상기 지지대(20)에 고정되고 수중에 설치되는 해류발전기(30)와, 상기 지지대(20)에 고정되고 지상에 설치되는 풍력발전기(40)와, 상기 해류발전기(30) 및 풍력발전기(40)에 설치되는 블레이드(50a,50b)를 포함하여 이루어진다.

이때, 상기 지지대(20)는 해류발전과 풍력발전을 동시에 수행할 수 있도록 하는 주된 지지부재로서 원형강관 형태의 구조물이 바람직하며, 특히 바람직하기로는 풍력을 감안하여 상단으로 갈수록 직경이 작아지는 대략 원뿔형상으로 형성되는 것이 좋다.

또한, 상기 지지대(20)는 그 하단이 해저기반(10)에 파일 등을 통해 수직상태를 유지하도록 견고하게 고정됨이 바람직하다.

아울러, 상기 지지대(20)의 수면 하부, 즉 수중부에는 해류발전기(30)가 설치되고, 상기 해류발전기(30)의 회전축에는 해류의 운동에너지에 의해 회전되는 수중 프로펠러 형태의 블레이드(50a)가 설치된다.

여기에서, 상기 회전축은 상기 해류발전기(30)의 양단으로 돌출되게 설치되고, 상기 블레이드(50a)은 상기 회전축의 양단에 각각 설치되는 형태, 즉 듀얼(Dual) 타입을 갖는다.

이러한 듀얼 타입 블레이드(50a)는 1기의 블레이드 설치시 보다 효율은 감소될 수 있으나(대향설치된 블레이드의 영향에 의해) 해류의 변화에 대응하면서 블레이드 1기의 설치시보다 안정적인 발전량을 확보할 수 있도록 하기 위한 것이다.

나아가, 상기 해류발전기(30)는 그 몸체가 베어링블럭(32)에 의해 회전가능하게 설치됨으로써 해류의 변화에 곧바로 대응하여 동작할 수 있도록 구성됨이 특히 바람직하다.

또한, 수면 상부로 노출된 지지대(20)의 상단부에는 풍력발전기(40)가 설치된다.

그리고, 상기 풍력발전기(40)의 회전축에는 상술한 해류발전기(30)에서와 동일한 형태로 블레이드(50b)가 듀얼 타입으로 설치되어 바람의 운동에너지에 의해 회전되면서 발전할 수 있도록 구성된다.

이때에도, 상기 해류발전기(30)에서와 같이 상기 풍력발전기(40)의 몸체는 베어링블럭(42)에 의해 회전가능하게 지지대(20)에 설치됨으로써 바람의 변화에 신속히 대응하여 동작할 수 있도록 구성됨이 바람직하다.

여기에서, 상기 블레이드(50a,50b)는 시계 또는 반시계 양방향으로 자유롭게 회전가능한 양방향 타입의 블레이드가 설치되며, 특히 해풍의 경우 낮에는 육지쪽으로, 밤에는 바다쪽으로 부는 것을 감안하여 설치되어야 하고, 해류의 경우에는 지역마다 일정한 방향성이 있기 때문에 사전에 이를 충분히 조사한 후 설치되어야 한다.

아울러, 상기 블레이드(50a,50b)는 2~4개의 날개를 갖는 형태로 구비되는 바, 특히 해류발전기(30)의 경우에는 조류(해류)의 특성을 고려하여 저항을 최소화시키기 위해 2개가 바람직하고, 풍력발전기(40)의 경우에는 바람의 특성을 최대한 활용하면서 안정성을 추구할 수 있도록 3개가 바람직하다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명의 작동관계를 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 발전장치는 바람과 해류의 운동에너지를 에너지원으로 사용하기 때문에 해류 속도와 풍속이 강하고 수심이 비교적 깊지 않은 연안지역에 설치되어 사용되는 것이 바람직하다.

동작에 있어, 먼저 수중에 위치하는 블레이드(50a)에 해류의 운동에너지가 전달되게 되면 해류발전기(30)에 블레이드(50a)에 의한 회전력이 전달되고, 해류발전기(30)는 전달받은 회전력을 통해 전기를 발생시키게 된다.

그리고, 수면 위에 노출된 블레이드(50b)에 해풍(바람)의 운동에너지가 전달되게 되면 풍력발전기(40)에 블레이드(50b)에 의한 회전력이 전달되고, 풍력발전기(40) 역시 전달받은 회전력을 통해 전기를 발생시키게 된다.

이렇게 발생된 전기는 상기 지지대(20)를 통해 안전하게 배선된 다수의 케이 블을 통해 집전장치로 이송되어 활용되게 된다.

따라서, 풍력과 해류를 이용하여 상호 보완적으로 발전하도록 함으로써 연속적인 전력공급원으로 적용할 수 있게 된다.

뿐만 아니라, 2기의 블레이드를 통해 그 상호 보완력을 더욱 강화시킴으로써 에너지원의 이용효율 측면에서는 다소 떨어질 수 있으나 안정적인 발전량을 충분하게 확보할 수 있다는 에너지 발생효율 측면에서는 현격한 향상을 달성할 수 있게 된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 바람과 해류라는 두 종류의 에너지원을 이용하여 풍력발전과 해류발전을 동시에 수행함으로써 연속적인 전기생산이 가능하며, 또한 블레이드를 듀얼 타입으로 설치함으로써 전기발생의 안정성을 확보하고, 발전량의 증대도 가능하며, 두개의 발전기를 한꺼번에 관리할 수 있어 설치비의 절감, 유지보수의 경제성 등도 확보하는 효과를 제공한다.

Claims (4)

1. 해저지반에 고정된 지지대, 수중과 지상에 위치되도록 상기 지지대에 고정되는 해류발전기 및 풍력발전기를 구비한 해양 발전장치에 있어서;

   상기 해류발전기를 상기 지지대에 회전가능하게 고정시키는 베어링블럭과;

   상기 해류발전기를 길이방향으로 관통하여 양단이 노출된 회전축에 각각 고정된 듀얼 타입 블레이드와;

   상기 풍력발전기를 상기 지지대에 회전가능하게 고정시키는 베어링블럭과;

   상기 풍력발전기를 길이방향으로 관통하여 양단이 노출된 회전축에 각각 고정된 듀얼 타입 블레이드를 포함하여 구성되고,

   상기 해류발전기 및 풍력발전기의 회전축에 고정된 듀얼타입 블레이드는 해류 또는 해풍의 변화에 대응하여 시계 또는 반시계 방향으로 자유롭게 회전 가능하고, 블레이드 1기의 설치시보다 안정적인 발전량을 확보할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 듀얼 블레이드형 해양 발전장치.
2. 청구항 1에 있어서;

   상기 지지대는 상부로 갈수록 직경이 감소되는 원뿔형상의 원형강관인 것을 특징으로 하는 듀얼 블레이드형 해양 발전장치.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서;

   상기 블레이드들은 2~4개의 날개로 구성된 것을 특징으로 하는 듀얼 블레이드형 해양 발전장치.
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서;

   상기 블레이드들중 해류발전기용 블레이드는 2개의 날개로 형성되고, 풍력발전기용 블레이드는 3개의 날개로 형성되는 것을 특징으로 하는 듀얼 블레이드형 해양 발전장치.

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